De prijs van zonnecellen is de afgelopen jaren zo sterk gedaald dat steeds meer mensen willen investeren in zonnepanelen. Deze kunnen worden geïnstalleerd als vrijstaande constructies op daken, of als geïntegreerde componenten van bouwmodules zoals dakleien of gevelpanelen.

traditioneel, zonnecellen zijn economisch levensvatbaar geweest in landen met hoge elektriciteitsprijzen. Vandaag, echter, door zonne-energie opgewekte elektriciteit is zelfs in Noorwegen concurrerend geworden, ondanks het feit dat we genieten van goedkope waterkracht.

Dit heeft onderzoekers aangemoedigd om te onderzoeken hoe effectief zonnecellen werkelijk zijn onder Noorse klimatologische omstandigheden. En tot nu toe zijn de resultaten veelbelovend.

"Onze experimenten laten zien dat zonnecellen heel goed functioneren onder Scandinavische klimaat- en weersomstandigheden, ", zegt onderzoeksmanager Eivind Øvrelid bij SINTEF. "Bovendien, berekeningen van het European Technology and Innovation Platform PV (ETIP-PV/etip-pv.org) tonen aan dat het economisch haalbaar is om vanaf de eerste dag te investeren in door zonne-energie opgewekte elektriciteit, op voorwaarde dat u de elektriciteit zelf verbruikt, " hij zegt.

"Hierbij gaan we ervan uit dat we het hebben over een installatie van ongeveer 1 MWp, en dat de rentetarieven hun huidige niveau behouden, ", zegt Øvrelid.

De kosten van investeren in zonne-elektriciteit:Kapitaalkosten zijn bepalend voor de prijs van zonne-elektriciteit. Onze vergelijking is met kosten uit het distributienet, die in Noorwegen geldt voor elektriciteit opgewekt door waterkracht.

Een vanzelfsprekende oplossing?

Om erachter te komen hoe niet-afhankelijke zonnecellen zijn van helder weer en zonneschijn om elektriciteit op te wekken, onderzoekers van SINTEF hebben de technologie geïnstalleerd in een klimaatkamer. Normaal gesproken, dergelijke kamers worden gebruikt om de robuustheid van materialen zoals raambekleding en andere bouwmaterialen in barre weersomstandigheden te testen.

De output van de zonnepanelen wordt getest onder verschillende temperaturen, lichte regen, zware regen, sneeuw, en situaties waarin zich ijs vormt op de panelen.

De klimaatkamer is voorzien van plafondlampen die zonnestraling simuleren, het mogelijk maken om experimenten uit te voeren met volledig constante verlichtingsniveaus, terwijl de weersomstandigheden variëren.

"Bovendien, het was belangrijk voor ons om een ​​referentiewaarde voor zonnestraling vast te stellen om ervoor te zorgen dat de omstandigheden tijdens al onze experimenten identiek waren, " legt NTNU-student Gina Opstad Andersen uit. "Om deze reden, we hebben een zonnecel aangesloten met een sensor die het mogelijk maakte om het stralingsniveau te berekenen waaraan de cellen in de kamer werden blootgesteld, " zegt ze. Opstad Andersen nam deel aan de experimenten als onderdeel van haar masterstudie aan NTNU, en was verantwoordelijk voor de bouw van de testapparatuur.

Koude verhoogt de output en regen is geen probleem

Met behulp van een potentiostaat, onderzoekers konden de elektrische output van zonnecellen meten onder verschillende experimentele omstandigheden.

"De resultaten bevestigden de waarnemingen die we eerder hadden gedaan en toonden aan dat de panelen heel goed werken bij koud weer, ", zegt Øvrelid.

Een koude omgeving kan een aanwinst zijn voor een zonnecelpaneel dat wordt gebruikt om elektrische energie op te wekken, omdat het de bedrijfstemperatuur van de cellen op een laag niveau houdt. Hoge temperaturen verhogen de "interne energielekkage" van de cellen omdat elektronen actiever zijn in warme omstandigheden. In het geval van de op silicium gebaseerde zonnecel die in ons experiment werd gebruikt, de output werd verminderd met ongeveer 0,3% voor elke graad temperatuurstijging.

Temperatuur oefent zijn grootste invloed uit op spanning of, simpel gezegd, de kracht die de elektronen mobiliseert. Spanning neemt toe als het koud is, en dit zorgt ervoor dat de cellen meer output genereren.

Zonnestraling (een maat voor zonne-energie) regelt de hoeveelheid elektriciteit die de cellen opwekken. In de winter kan het erg heftig zijn, vooral als zonlicht wordt weerkaatst door verse sneeuw. Deze twee factoren combineren om de elektrische output te produceren die we verkrijgen door de stekker in de muur. Met andere woorden, zonneschijn en koud weer zijn ideale omstandigheden voor zonnecellen.

Wat de onderzoekers heeft verrast, is dat de cellen zeer goed bestand zijn tegen regen. Experimenten met lichte regen gaven positieve resultaten.

"De zonnestralen gaan gewoon dwars door de regen heen, " zegt Øvrelid. "De regen had geen effect op de hoeveelheid binnenkomende straling. Hetzelfde gebeurde toen de cellen werden bedekt met een laag ijs, " hij zegt.

Een zonnecentrale op Spitsbergen?

Wanneer sneeuw of ondoorzichtig ijs zonnepanelen bedekken, dit resulteert in een duidelijk schaduweffect. Dus, het advies aan eigenaren is om uw panelen sneeuwvrij te houden. Als zich ondoorzichtig ijs vormt op een paneel, kan het een goed idee zijn om het te smelten met lauw water.

"Maar wat je ook doet, probeer het er niet af te schrapen, " zegt Øvrelid. "Dit kan de zonnecel beschadigen, " zegt hij. Hij raadt ook aan om de cellen twee keer per jaar grondig te reinigen. Zowel schoorsteenroet als luchtstof van wegen hebben aangetoond dat het de efficiëntie van de panelen vermindert.

Zonnecelonderzoekers bij SINTEF willen nu een nieuw project lanceren om zonnecellen te onderzoeken als mogelijke bronnen van elektriciteit in Spitsbergen. De uitdaging hierbij is om een ​​effectieve manier te vinden om de overtollige energie op te slaan.